El
tejido adiposo es el reservorio más grande de energía que tiene el organismo,
proporciona entre 10 y 15 Kg. de la masa total de un adulto joven. El tejido
adiposo no es más que una acumulación organizada de células especializadas en
almacenar ¨gotas¨ de lípidos en el interior celular. La mayoría de estos
lípidos provienen de la dieta y son adquiridos por el tejido a través de los
quilomicrones, aunque también se sintetizan ácidos grasos a partir de moléculas
no lipídicas por un proceso denominado lipogénesis.
Además de ello el valor energético que representa la oxidación de ácidos grasos es bastante alto en comparación con lo que se obtiene a través de la catalísis de carbohidratos, sin embargo el tiempo que tarda la lipolisis en comparación con la glicolísis, representa un factor a favor para la velocidad con la que sucedde la glicolisis.
Además de ello el valor energético que representa la oxidación de ácidos grasos es bastante alto en comparación con lo que se obtiene a través de la catalísis de carbohidratos, sin embargo el tiempo que tarda la lipolisis en comparación con la glicolísis, representa un factor a favor para la velocidad con la que sucedde la glicolisis.
Los Lípidos se obtienen y transportan a traves de dos vías:
1) Vía Exógena: Se refiere al transporte de los lípidos que se obtienen a partir de la dieta, de los cuales entre 95% y el 98% son triglicéridos, y el porcentaje restante son fosfolípidos y colesterol.
Al
absorber estos lípidos, las células intestinales los empacas en los QM que,
como se mencionó, son las lipoproteínas de mayor tamaño, y contienen
triglicéridos, fosfolípidos, colesterol y apoproteínas. Esto QM de origen
intestinal poseen muy corta vida y prácticamente no existen en estados de
ayuno.
2) Vía Endógena: El hígado también sintetiza triglicéridos y
colesterol a partir de un exceso de carbohidratos o de proteínas e la dieta. La
vía endógena, se refiere al transporte de lípidos desde el hígado hasta otros
tejidos, donde serán almacenados o utilizados como fuente de energía.
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| Vías del Transporte de Lípidos. |
¿Qué son las Lipoproteínas?
Las lipoproteínas
son complejos macromoleculares compuestos por proteínas
y lípidos
que transportan masivamente las grasas por todo el organismo. Son esféricas,
hidrosolubles, formadas por un núcleo de lípidos
apolares (colesterol
esterificado
y triglicéridos)
cubiertos con una capa externa polar
de 2 nm formada a su vez por apoproteínas,
fosfolípidos
y colesterol libre. Muchas enzimas, antígenos y toxinas son lipoproteínas.
5 Son las lipoproteínas más importantes en el
organismo que las describiremos a continuación:
1).Los quilomicrones: son lipoproteínas
sintetizadas en el epitelio del intestino caracterizadas por poseer baja densidad (inferior a
0,94) y gran diámetro, entre 75 y 1.200 nm. Son grandes partículas
esféricas que recogen desde el intestino
delgado los triglicéridos,
los fosfolípidos y el colesterol
ingeridos en la dieta llevándolos hacia los tejidos a través del sistema linfático. Están compuestos en un 90%
por triglicéridos, 7% de fosfolípidos,
1% colesterol, y un 2% de proteínas especializadas, llamadas apoproteínas.
2). VLDL: son complejos macromoleculares sintetizados por el hígado
que transportan triglicéridos, ésteres de colesterol
y fosfolípidos
principalmente hacia los tejidos extrahepáticos. Se caracterizan por tener una
baja densidad, aunque mayor que la de los quilomicrones
(entre 0,94 y 1,0006) y un pequeño diámetro, entre 30 y 70 nm. Se compone
principalmente de lípidos, en un 90%, y un 10% de proteínas
específicas. Son las precursoras de las LDL
3). IDL: es
un complejo lipoproteico con una densidad
entre la de las lipoproteínas de muy baja densidad y las
lipoproteínas de densidad baja, aproximadamente entre 0,95 y 1,064 g/ml, con un
pequeño diámetro
de cerca de 35 nm.
El producto tiene una vida media relativamente corta y está normalmente en la sangre
en concentraciones muy bajas. En un estado hiperlipoproteinémico de tipo III, la
concentración de IDL en sangre está elevada.
4). LDL:
Lipoproteina de baja densidad, esta se encarga de transportar los ácidos grasos
(Colesterol) desde el hígado donde se sintetizan a los distintos tejidos y órganos
del cuerpo.
5). HDL: Lipoproteina
de alta densidad,cumple la función de transportar el exceso de colesterol desde
los tejidos hasta el hígado, debido a
que las HDL pueden realizar el retiro del colesterol de las arterias
y transportarlo de vuelta al hígado para su excreción, vulgarmente se las
conoce como el colesterol o lipoproteína buena, dando una falsa idea de que sus
valores altos pueden prevenir por sí solo ciertas enfermedades, algo no avalado
por estudios científicos concluyentes. HDL son las lipoproteínas más pequeñas y más
densas, están compuestas de una alta proporción de proteínas.
El hígado sintetiza estas lipoproteínas como proteínas vacías y, tras recoger
el colesterol, incrementan su tamaño al circular a través del torrente
sanguíneo.
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| Ateroma Causado por la Acumulación de Colesterol. |
La
Apolipoproteina B-100 es la más
importante de ellas por su función en la movilización del colesterol alrededor
del cuerpo y formar parte de lipoproteína de baja densidad (LDL), sin embargo
son muchas más las que existen, describiremos algunas de ellas en el siguiente
cuadro:
Ahora bien de alguna forma debemos obtener energía a
partir de los lípidos, esto es generado gracias a la Lipolisis un proceso
catabólico en el que los lípidos son transformados para producir ácidos grasos
y glicerol
para cubrir las necesidades energéticas.
Está Mediado por 4 fases y estas son:
1) Activación de los Ácidos Grasos: Como los ácidos grasos no son moléculas muy reactivas,
para ser metabolizados se activan mediante la unión de
coenzima A que produce la forma activada acil graso-CoA (o acil-CoA).
Este proceso está catalizado por acil-CoA sintetasas del retículo
endoplásmico o de la membrana mitocondrial externa de las que existen distintas
formas con diferencias en su especificidad.
La acil-CoA sintetasa para ácidos grasos de cadena larga (ácido graso
de cadena larga-CoA ligasa) es la enzima EC 6.2.1.3,
una ligasa que cataliza la formación de enlaces entre carbono y azufre mediante
la siguiente reacción:
Ácido graso (de cadena larga) + ATP + CoA + H2O →
→ acil graso-CoA + AMP + 2Pi
→ acil graso-CoA + AMP + 2Pi
Esta enzima actúa en el citosol tanto sobre
ácidos grasos saturados como sobre insaturados y, según los tejidos, su
especificidad puede variar; en el hígado actúa sobre ácidos grasos de 6 a 20
carbonos, mientras que en el cerebro muestra actividad con ácidos grasos de
hasta 24 carbonos.
La activación de los ácidos grasos implica la
rotura de dos enlaces "ricos en energía" por:
- la hidrólisis del ATP a AMP y pirofosfato: ATP + H2O → AMP + PPi
- la posterior hidrólisis del PPi: PPi + H2O → 2 Pi + 2 H+
lo que hace que se considere que en el proceso de activación se consumen
dos ATP.
2). La movilización de los ácidos grasos: es la
hidrólisis de los triglicéridos mediante lipasas (Triglicerol lipasa,
Monoglicerol Lipasa y Diaciglicerol Lipasa). Se produce glicerol y los 3 ácidos
grasos correspondientes
3). Lanzadera de la Carnitina:
consiste en llevar los grupos acilo al interior de la matriz
mitoncondrial por medio del siguiente mecanismo:
- La enzima carnitina palmitoiltransferasa I (CPTI), ubicada en la membrana mitocondrial externa, escinde el coenzima A de la molécula de acil-CoA al tiempo que une la carnitina disponible en el espacio intermembranario, originando acilcarnitina; el CoA queda libre y puede salir al citosol para activar otro ácido graso.
- A continuación, una proteína transportadora, llamada carnitina-acilcarnitina translocasa, situada en la membrana mitocondrial interna, transfiere la acilcarnitina a la matriz mitoncondrial, donde la carnitina palmitoiltrasnferasa II (CPTII) escinde la carnitina y une al ácido graso una molécula de CoA de la matriz; se regenera así el acil-CoA.
-
La carnitina se devuelve al espacio
intermembranario mediante la translocasa y puede reaccionar de nuevo con otro
acil-CoA, repitiéndose el ciclo.
La
beta oxidación (β-oxidación)
es un proceso catabólico de los ácidos grasos
en el cual sufren remoción, mediante la oxidación, de un par de
átomos de carbono sucesivamente en cada ciclo del proceso, hasta que el ácido
graso se descompone por completo en forma de moléculas acetil-CoA,
que serán posteriormente oxidados en la mitocondria
para generar energía química en forma de (ATP). La β-oxidación de ácidos grasos consta de
cuatro reacciones recurrentes.
Oxidación por FAD: el primer
paso es la oxidación del ácido graso activado (acil-CoA
graso) por FAD. La enzima
acil-CoA-deshidrogenasa, una flavoproteína
que tiene el coenzima FAD unido covalentemente,
cataliza la formación de un doble enlace entre C-2 y C-3. Los productos finales
son FADH2 y un acil-CoA-betainsaturado (trans-Δ2-enoil-CoA) ya que el carbono beta del
ácido graso se une con un doble enlace al perder dos hidrógenos (que son
ganados por el FAD).
Hidratación: el siguiente paso
es la hidratación (adición de una molécula de agua) del doble enlace trans entre C-2 y
C-3. Esta reacción es catalizada por enoil-CoA hidratasa y se
obtiene un betahidroxiacil-CoA (L-3-hidroxiacil CoA); es una
reacción estereospecífica,
formándose exclusivamente el isómero
L.
Oxidación por NAD+: el
tercer paso es la oxidación
de L-3-hidroxiacil CoA por el NAD, catalizada por la L-3-hidroxiacil
CoA deshidrogenasa. Esto convierte el grupo hidroxilo
del carbono β en un grupo cetónico(lo satura). El producto final es 3-cetoacil-CoA con lo que el
carbono βbeta ya ha sido oxidado y está preparado para la escisión.
Tiólisis: el paso final para
la rotura del cetoacil-CoA entre C-2 y C-3 por el grupo tiol de otra molécula de CoA. Esta reacción es
catalizada por β-cetotiolasa y da lugar a
una molécula de acetil CoA y un acil CoA con dos carbonos
menos.
Estas
cuatro reacciones continúan hasta que la escición completa de la molécula en
unidades de acetil CoA. Por cada ciclo, se forma una molécula de FADH 2,
una de NADH y una de acetil CoA.
Esto
supone una visión de un ciclo en espiral ya que repite los mismos pasos pero
con diferentes sustancias procedentes del ciclo anterior. Por ello se le llama hélice de Lynen.
Los
ácidos grasos de un número impar de carbonos siguen las mismas vías, esto es,
ciclos de deshidrogenación, hidratación, deshidrogenación y lisis. Sin embargo,
en el último paso del ciclo, se forma una molécula de propionil-CoA (3C),
potencialmente gluconeogénico, a diferencia de los acetil-CoA (el Acetil-CoA
que ingrese en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos es completamente oxidado
a 2 moléculas de anhídrido carbónico)
Los cuerpos cetónicos se producen principalmente en las mitocondrias de las células del hígado. Su síntesis ocurre en respuesta a bajos niveles de glucosa y después del agotamiento de las reservas celulares de glucógeno. La producción de cuerpos cetónicos comienza para hacer disponible la energía que es guardada como ácidos grasos. Los ácidos grasos son enzimáticamente descompuestos en la β-oxidación para formar acetil-CoA. Bajo condiciones normales, la oxidación del acetil-CoA se produce en el ciclo de Krebs y su energía se transfiere como electrones a NADH, FADH2, y GTP. Sin embargo, si la cantidad de acetil-CoA generada en el proceso de oxidación de los ácidos grasos es superior a la capacidad de procesamiento del ciclo de Krebs, o si la actividad en este proceso es baja dada la poca cantidad de elementos intermedios como el oxaloacetato, el acetil-CoA se usa para la biosíntesis de los cuerpos cetónicos vía acetil-CoA y β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA (HMG-CoA).
Rendimiento
energético de un Ácido Graso par de 16c:
Activación
e Inhibición de la Lipolisis:
La
lipolisis es estimulada por diferentes hormonas
catabólicas como el glucagón, la epinefrina, la norepinefrina,
la hormona del crecimiento y el cortisol,
a través de un sistema de transducción de señales.
En
el adipocito
el glucagón activa a determinadas proteínas G,
que a su vez activan a la adenilato
ciclasa, al AMPc
y éste a la lipasa sensitiva, enzima que hidroliza los triacilglicéridos. Los ácidos grasos
son vertidos al torrente sanguíneo y dentro de las células se degradan a través
de la betaoxidación en acetil-CoA que alimenta el ciclo de
Krebs, y favorece la formación de cuerpos cetónicos.
La
Lipolisis además se ve fuertemente inhibida por la baja presencia de AMPc, alta
cantidad de ATP y la insulina.
Cetogénesis
Cetogénesis es un proceso
metabólico por el cual se producen los cuerpos cetónicos como resultado del catabolismo
de los ácidos grasos.
Los cuerpos cetónicos se producen principalmente en las mitocondrias de las células del hígado. Su síntesis ocurre en respuesta a bajos niveles de glucosa y después del agotamiento de las reservas celulares de glucógeno. La producción de cuerpos cetónicos comienza para hacer disponible la energía que es guardada como ácidos grasos. Los ácidos grasos son enzimáticamente descompuestos en la β-oxidación para formar acetil-CoA. Bajo condiciones normales, la oxidación del acetil-CoA se produce en el ciclo de Krebs y su energía se transfiere como electrones a NADH, FADH2, y GTP. Sin embargo, si la cantidad de acetil-CoA generada en el proceso de oxidación de los ácidos grasos es superior a la capacidad de procesamiento del ciclo de Krebs, o si la actividad en este proceso es baja dada la poca cantidad de elementos intermedios como el oxaloacetato, el acetil-CoA se usa para la biosíntesis de los cuerpos cetónicos vía acetil-CoA y β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA (HMG-CoA).
Además
de su papel en la síntesis de cuerpos cetónicos, el HMG-CoA es también un
intermediario en la síntesis del colesterol.
Los
tres cuerpos cetónicos son:
- Acetoacetato, el cual, si no es oxidado a una forma inútil de energía, es la fuente de los otros dos cuerpos cetónicos siguientes.
- Acetona, el cual no es usado como fuente de energía, es exhalado o excretado como desecho.
- Betahidroxibutirato utilizado como fuente de energía por el organismo bajo condiciones especiales.
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